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Title:
METHOD FOR REMOVING AT LEAST ONE INORGANIC LAYER FROM A COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/117507
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a method for removing at least one inorganic layer from a component, whereby a plasma jet is produced in a working gas containing a reactive gas by means of an atmospheric discharge, the plasma jet is oriented towards the inorganic layer, the inorganic layer is at least partially melted by means of the plasma jet, and the at least partially melted inorganic layer is removed from the surface by the gas flow of the plasma jet. The inventive method can be used especially for delayering adhesive surfaces of two components, and for machining headlight components. The invention also relates to a device for producing a plasma jet for carrying out the inventive method.

Inventors:
FOERNSEL PETER (DE)
BUSKE CHRISTIAN (DE)
HARTMANN UWE (DE)
KLEINEMAS PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/005792
Publication Date:
December 08, 2005
Filing Date:
May 30, 2005
Export Citation:
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Assignee:
PLASMATREAT GMBH (DE)
FOERNSEL PETER (DE)
BUSKE CHRISTIAN (DE)
HARTMANN UWE (DE)
KLEINEMAS PETER (DE)
International Classes:
H05H1/34; (IPC1-7): H05H1/34
Foreign References:
US3106634A1963-10-08
US3366772A1968-01-30
GB1008687A1965-11-03
US6100496A2000-08-08
US5970993A1999-10-26
US6222156B12001-04-24
US6432830B12002-08-13
US6709119B22004-03-23
Attorney, Agent or Firm:
Walter, Philipe (Bleichstrasse 14, Düsseldorf, DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zum Entfernen mindestens einer anorganischen Schicht von einem Bauteil, bei dem mit Hilfe einer atmosphärischen Entladung in einem ein reaktives Gas enthaltenden Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt wird, bei dem der Plasmastrahl auf die anorganische Schicht gerichtet wird, bei dem die anorganische Schicht durch den Plasmastrahl zumindest teilweise geschmolzen wird und bei dem die zumindest teilweise geschmolzene anorganische Schicht durch den Gasstrom des Plasmastrahls von der Oberfläche entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem unter Anwendung einer hochfrequenten Hochspannung eine Folge von Entladungen zwischen zwei Elektroden einer Plasmadüse erzeugt wird und das Arbeitsgas teilweise zu einem aus der Plasmadüse austretenden Plasma angeregt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Plasmastrahl als streamfreier Plasmastrahl erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem als Arbeitsgas ein ein oxidierendes Gas, insbesondere Sauerstoff enthaltendes Gas, vorzugsweise Luft, oder ein reduzierendes Gas, insbesondere Wasserstoff enthaltendes Gas, vorzugsweise Formiergas, oder ein Stickstoff enthaltendes Gas verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem vor der Behandlung mit dem Plasmastrahl die Oberfläche mit einem Laserstrahl bearbeitet wird und ein Teil der anorganischen Schicht durch den Laserstrahl entfernt wird.
6. Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile mit jeweils einer Klebefläche, wobei mindestens eine Klebefläche eine anorganische Beschichtung aufweist, bei dem mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 die anorganische Schicht von der mindestens einen Klebefläche entfernt wird und bei dem die von der anorganischen Schicht befreite Klebefläche des einen Bauteils durch Auftrag eines Klebstoffes und durch Kontakt mit der Klebefläche des anderen Bauteils verklebt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem während des Ablösens der anorganischen Schicht die Klebefläche aktiviert wird.
8. Verfahren zum Bearbeiten eines Scheinwerfers, bei dem der Scheinwerfer einen Schichtaufbau aus mindestens einem Trägermaterial und einer Reflexionsschicht aufweist und bei dem die Reflexionsschicht mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zumindest abschnittsweise entfernt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Reflexionsschicht aus Aluminium besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem eine Schutzschicht auf der Reflexionsschicht vorgesehen ist, die mit der Reflexionsschicht zumindest abschnittsweise entfernt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Schutzschicht aus SiO2 besteht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Trägermaterial aus Metall, vorzugsweise aus einem verzinkten Stahlblech besteht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem zwischen dem Trägermaterial und der Metallschicht eine elektrisch isolierende Zwischenschicht angeordnet ist, die insbesondere aus einer lackierten, vorzugsweise pulverlackierten Schicht besteht .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Trägermaterial aus einem Kunststoff, insbesondere einem Duroplast besteht.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, bei dem der von der Metallschicht und gegebenenfalls der Schutzschicht befreite Abschnitt des Bauteils als Klebefläche dient und mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7 verklebt wird.
16. Vorrichtung zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem mit einem Gaseinlass (16) verbundenen Düsenrohr (12) , mit einem eine Düsenöffnung (38) aufweisenden Düsenkopf (14) , mit einer elektrisch gegenüber dem Düsenkopf (14) isolierten Innenelektrode (24) und mit einem im Düsenkopf (14) angeordneten und strömungstechnisch mit dem Düsenrohr (12) verbundenen Arbeitsgasdurchlass (40) , wobei die Spitze der Innenelektrode (24) in Strömungsrichtung des Arbeitsgases axial gegenüber dem Düsenkopf (14) zurückversetzt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses (40) größer als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung (38) ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses (40) mindestens zweimal, vorzugsweise dreimal so groß wie die Querschnittsfläche der Düsenöffnung (38) ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgasdurchlass (40) zumindest abschnittsweise die Düsenöffnung (38) umgibt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsgasdurchlass (40) eine Mehrzahl von Einzelöffnungen (42) aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelöffnungen (42) zumindest teilweise um die Düsenöffnung (38) herum angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelöffnungen (42) kreisförmig, ringförmig, elliptisch oder rechteckförmig ausgebildet sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (38) kreisförmig, elliptisch oder rechteckförmig ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Innenabmessung der Düsenöffnung (38) kleiner als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm und insbesondere kleiner als 2 mm ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (38) einen Querschnitt aufweist, der größer ist als der Querschnitt jeder der Einzelöffnungen (42) ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (48,50) im Düsenkopf (14) vorgesehen sind, die die Düsenöffnung (38) und die Einzelöffnungen (42) mit dem Düsenrohr (12) strömungstechnisch verbinden.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (48,50) eine Länge aufweisen, die mindestens dem Vierfachen des Durchmessers der Bohrungen (48,50) entspricht.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (48,50) auf der zum Düsenrohr (12) zugewandten Innenseite auf einer konisch zulaufenden Fläche (52) enden.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Düsenkopfes (14) eine zylindrische Fläche (54) angeordnet ist, die sich an die konische Fläche (52) anschließt.
Description:
Verfahren zum Entfernen mindestens einer anorganischen Schicht von einem Bauteil

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen mindestens einer anorganischen Schicht von einem Bauteil, ein Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile mit jeweils einer Klebefläche sowie eine Vorrichtung zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls zur Durchführung der Verfahren.

Aus dem Stand der Technik der EP 0 761 415 Al und der EP 1 335 641 Al ist eine Plasmaquelle bekannt, bei der mittels einer unter Anlegen einer hochfrequenten Hochspannung in einem Düsenrohr zwischen einer Stiftelektrode und einer Ringelektrode mittels einer nicht¬ thermischen Entladung aus dem Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt wird, der aus der Düsenöffnung austritt. Dieser nicht-thermische Plasmastrahl weist bei einer geeignet eingestellten Strömungsrate keine elektrischen Streamer auf, so dass nur der energiereiche, aber niedrig temperierte Plasmastrahl auf die Oberfläche eines Bauteils gerichtet werden kann. Streamer sind dabei die Entladungskanäle, entlang derer die elektrische Entladungsenergie während der Entladung verläuft.

Die Oberfläche wird somit von Staubteilchen gereinigt und aktiviert, so dass eine nachfolgende Beschichtung mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit einem Klebstoff möglich ist. Zur Charakterisierung des Plasmastrahls kann auch die hohe Elektronentemperatur, die niedrige Ionentemperatur und die hohe Gasgeschwindigkeit herangezogen werden. Es ist weiterhin aus dem Stand der Technik der EP 1 410 852 bekannt, dass man mit dem Plasmastrahl eine Schicht aus organischem Material, beispielsweise eine Lackschicht von einer Oberfläche entfernt werden kann. Dabei wird der organische Stoff bei niedrigen Temperaturen pyrolysiert und/oder sublimiert. Jedenfalls laufen die Ablöseprozesse bei niedrigen Plasmaintensitäten ab und können mit der zuvor beschriebenen Plasmaquelle durchgeführt werden.

Des Weiteren ist es bekannt, dass anorganische Schichten mit Hilfe eines Laserstrahls abgelöst werden können. Die anorganische Schicht nimmt dabei eine relativ große Energiemenge aus dem Laserstrahl auf und verdampft . Das Laserlicht koppelt sich dabei in die Dampfphase ein. Das Ablösen der anorganischen Schicht erfolgt teilweise explosionsartig, so dass es oftmals zu einem unregelmäßigen Ablösen der anorganischen Schicht kommt. Die so behandelte Oberfläche ist teilweise nicht vollständig gereinigt und kann ohne weitere Vorbehandlung nicht weiterverarbeitet, beispielsweise verklebt werden. Denn der Laserstrahl erzeugt ein Plasma, das zumindest teilweise Ionen des abgedampften anorganischen Materials oder Metallionen enthält . Somit besteht keine ausreichend hohe Sauerstoffkonzentration im Plasma, die für eine oxydische Vorbehandlung und Aktivierung der Oberfläche erforderlich ist. Eine separate Vorbehandlung und Aktivierung der Oberfläche ist daher als zusätzlicher Arbeitsschritt erforderlich. Denn an der Oberfläche haften Oxydationsprodukte an, die aus einer Nachoxidation der aufgeheizten Bereiche stammen.

Ebenso kann eine anorganische Schicht mittels einer rein mechanischen Behandlung entfernt werden. Die anorganische Schicht wird dabei allerdings nur ungleichmäßig entfernt und eine Oberflächenaktivierung findet in diesem Arbeitsschritt nur in Ausnahmefällen statt.

Da das mechanische Ablösen der anorganischen Schichten bzw. das Ablösen mit Hilfe eines Laserstrahls somit nur eine zumindest teilweise Reinigung bedeutet, ist die zu verklebende Klebefläche nur bedingt für ein Kleben vorbereitet. Denn die Klebefläche ist nur wenig oberflächenaktiviert und in der Regel mit vercrakten Kohlenwasserstoffen belegt, so dass ein weiterer Vorbehandlungsschritt erforderlich ist. Die Aktivierung der Oberfläche kann einerseits mit chemischen 'Mitteln oder mit Hilfe eines atmosphärischen Plasmastrahls, wie oben beschrieben, erfolgen.

Ein Ablösen der anorganischen Schichten mit Hilfe des aus dem oben genannten Stand der Technik bekannten Plasmaquelle ist dagegen nur unzureichend möglich, da kein ausreichend angeregtes Plasma erzeugt werden kann, ohne dass einzelne Streamer aus der Plasmaquelle herausgeblasen werden. Denn für das Erzeugen eines ausreichend intensiven Plasmastrahls müssen die Durchflussraten des Arbeitsgases so weit erhöht werden, dass die zur Erzeugung des Plasmas gezündeten Streamer der elektrischen Entladung innerhalb der Plasmaquelle aus der Austrittsöffnung der Plasmaquelle heraustreten und mit der Oberfläche in Kontakt treten. Dabei kommt es dann an der Oberfläche zur Erzeugung eines Plasmas, das Ionen des anorganischen Materials oder Metallionen enthält. Die Konzentration der Sauerstoffionen im Plasma wird dadurch erheblich verringert, so dass das Ablösen der anorganischen Schicht ungleichmäßig verläuft und die Aktivierung der Oberfläche verschlechtert oder gar verhindert wird. Zudem kommt es durch das Erzeugen eines weiteren Plasmas an der zu bearbeitenden Oberfläche zu einem chemisch/physikalischen Abschirmungseffekt des Schutzgases gegenüber dem aus der Plasmaquelle austretenden Plasmastrahls, so dass dieser die Oberfläche nicht mehr, zumindest aber nicht mehr in ausreichendem Maße erreichen kann.

Die zuvor aufgezeigten Probleme treten insbesondere bei der Herstellung von Bauteilen aus Schichtmaterialien auf, bei denen nach einer Beschichtung ein Teil der Beschichtung gezielt wieder abgelöst werden muss. Dieses ist beispielsweise für ein Verkleben des Bauteils erforderlich, wenn die oberste anorganische Schicht des Bauteils wegen ihrer geringen Haftung zum Grundmaterial nur schlecht für ein Verkleben geeignet ist.

Dieses ist insbesondere bei der Herstellung von Scheinwerfern und Dekorschichten der Fall. Hier werden auf einer elektrisch isolierenden Grenzschicht eines Trägermaterials eine Reflexionsschicht und eine als Korrosionsschutz dienende Schutzschicht aufgebracht. Als Trägermaterialien können hierbei Kunststoffe, insbesondere Duroplaste und Lacke verwendet werden. Ist das Trägermaterial selbst elektrisch leitend, so ist zwischen dem Trägermaterial eine Zwischenschicht angeordnet, um eine galvanische Trennung des Trägermaterials von der Reflexionsschicht zu erzeugen. Das Trägermaterial besteht dabei aus bevorzugt aus Metall, vorzugsweise aus einem verzinkten Stahlblech. Die Zwischenschicht besteht aus einer lackierten, vorzugsweise pulverlackierten Schicht. Die Reflexionsschicht besteht bevorzugt aus Aluminium, das auf die elektrisch isolierende Grenzschicht aufgesputtert wird. Schließlich besteht in bevorzugter Weise die Schutzschicht aus SiO2. Der Randbereich eines derartig aufgebauten Scheinwerfers wird anschließend mit einer Abdeckscheibeverbunden, insbesondere verklebt. Bekannter Maßen besitzt eine mit SiO2 beschichtete Aluminiumschicht eine geringe Haftung zum Duroplast bzw. zum Lack. Daher wurden im Stand der Technik bisher die Klebeflächen teilweise mechanisch oder mit Hilfe eines Laserstrahls bearbeitet, um zumindest teilweise die anorganischen Schichten aus Aluminium und SiO2 abzulösen. Die dann frei werdende elektrisch isolierende Grenzschicht kann mit Klebstoff versehen werden, so dass ein Verkleben mit der Abdeckscheibe erleichtert wird.

Das zuvor aufgezeigte Anwendungsbeispiel eines Entfernens einer anorganischen Schicht bei der Herstellung eines Scheinwerfers stellt nur ein Beispiel dar. Die nachfolgend beschriebene Erfindung ist nicht auf diese Anwendung beschränkt, auch der angegeben charakteristische Schichtaufbau ist nicht eine notwendige Voraussetzung für die Anwendung der Erfindung.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, das Entfernen von anorganischen Schichten zur Vorbereitung einer Weiterbehandlung eines Bauteils weiter zu vereinfachen und zu verbessern. Ein weiteres technisches Problem besteht darin, das Verkleben von Bauteilen mit anorganischen Beschichtungen zu verbessern.

Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Entfernen mindestens einer anorganischen Schicht von einem Bauteil nach Anspruch 1 gelöst. - S -

Mit Hilfe einer atmosphärischen Entladung wird in einem ein reaktives Gas enthaltenden Arbeitsgas ein Plasmastrahl erzeugt, der auf die anorganische Schicht gerichtet wird. Die anorganische Schicht wird durch den Plasmastrahl zumindest teilweise geschmolzen und die zumindest teilweise geschmolzene anorganische Schicht wird durch den Gasstrom des Plasmastrahls von der Oberfläche entfernt. Dabei wird in bevorzugter Weise unter Anwendung einer hochfrequenten Hochspannung eine Folge von Entladungen zwischen zwei Elektroden einer Plasmadüse erzeugt, so dass das Arbeitsgas zu einem aus der Plasmadüse austretenden Plasmastrahl angeregt wird.

Der Begriff "reaktives Gas" wird derart verstanden, dass das Gas im Plasmazustand reaktiv ist. Die Eigenschaft der Reaktivität muss dagegen nicht notwendiger Weise schon im nicht angeregten Zustand, also im Grundzustand vorhanden sein.

Insbesondere wird als Arbeitsgas ein ein oxidierendes Gas, insbesondere Sauerstoff enthaltendes Gas, vorzugsweise Luft, oder ein reduzierendes Gas, insbesondere Wasserstoff enthaltendes Gas, vorzugsweise Formiergas verwendet. Diese Gase sind bereits im nicht angeregten Zustand reaktiv, diese Eigenschaft verstärkt sich dann im Plasmazustand.

Darüber hinaus kann als Arbeitsgas auch Stickstoff verwendet werden, dass im nicht angeregten Zustand überwiegend inerte Eigenschaften aufweist, jedoch im angeregten Plasmazustand reaktiv ist.

Des Weiteren können dem Arbeitsgas noch weitere inerte Gase zugemischt sein, beispielsweise Argon oder Helium. Diese Gase sind auch im angeregten Zustand nicht reaktiv, können aber zu einer vorteilhaften Temperaturerhöhung des Plasmas beitragen.

Die hochfrequente Folge von Entladungen erscheint dabei als eine Entladung' in Form einer Bogenentladung, tatsächlich bestehend aus einer Vielzahl von einzelnen Streamer und nicht aus einem konstant brennenden Lichtbogen.

Das zuvor beschriebene Verfahren nutzt die Eigenschaften des Plasmastrahls in besonderer Weise aus, um die anorganische Schicht abzulösen. Da das Arbeitsgas ein reaktives Gas enthält, ergibt sich aufgrund der hohen Elektronentemperatur eine große Aggressivität des reaktiven Gases innerhalb des Plasmas. Dabei wird eine exotherme Reaktion zwischen dem anorganischen Material und dem reaktiven Gas in Gang gesetzt, obwohl die Entzündungstemperatur noch nicht erreicht wurde. Dieser Verbrennungsprozess setzt eine Verbrennungswärme frei, die den Verbrennungsprozess dann zusätzlich aufrecht hält. Somit kann mit Hilfe des nicht-thermischen Plasmastrahls bei hohen Elektronentemperaturen trotz niedriger Ionentemperatur ein Verbrennungsprozess des anorganischen Materials erzeugt werden, ohne dass bereits der Plasmastrahl selbst zu einer starken Erhitzung führt. Diese nennt man auch kalte Verbrennung.

Zur Erzeugung eines geeigneten Plasmastrahls wird die Plasmadüse mit hohen Frequenzen im Bereich von 1 bis 30 kHz betrieben. Des weiteren werden die hohen Leistungsdichten dadurch erreicht, dass der Druck des Arbeitsgases und damit die Durchflussrate vergrößert wird, um die Austrittsgeschwindigkeit des Plasmastrahls aus der Düse heraus zu erhöhen. Dadurch wird gleichzeitig eine erhöhte Kühlung des Düsenkopfes bewirkt, die aufgrund der erhöhten Leistungsaufnahme notwendig ist, ohne dass es einer getrennten Kühlung, bspw. einer Wasserkühlung bedarf.

In bevorzugter Weise wird der Plasmastrahl als streamerfreier Plasmastrahl erzeugt. Dazu werden konstruktive Maßnahmen insbesondere beim Düsenkopf getroffen, die den Austritt der Streamer verhindern. Im Prinzip wird die Düsenöffnung verkleinert, damit bereits allein aus geometrischen Gründen einzelne Streamer nicht mit dem Plasmastrahl zusammen austreten können. Um jedoch eine genügend große Strömung des Arbeitsgases ohne einen zu großen Rückstau gewährleisten zu können, sind erfindungsgemäß ein Arbeitsgasdurchlass vorgesehen, dessen gesamter Querschnitt mindestens doppelt so groß wie der Querschnitt der Düsenöffnung ist.

Mit dem zuvor beschriebenen Verfahren können anorganische Schichten entfernt werden. Die Dicke der vollständig abzutragenden Schichten hängt dabei von den gewählten Randbedingungen ab. Für dickere Schichten, die möglicher Weise nicht in einem Plasma-Beschichtungsschnitt vollständig entfernt werden können, ist es bevorzugt, dass vor der Behandlung mit dem Plasmastrahl die Oberfläche mit einem Laserstrahl vorbearbeitet wird und ein Teil der anorganischen Schicht durch den Laserstrahl entfernt, wird. Somit wird durch den Laserstrahl eine Vorreinigung durchgeführt, an die sich die Nachbehandlung, also das Entfernen der restlichen anorganischen Schicht und eine Oberflächenaktivierung durch den Plasmastrahl anschließen.

Das oben aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer zweiten Lehre der Erfindung durch ein Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile mit jeweils einer Klebefläche mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst, wobei mindestens eine Klebefläche eine anorganische Beschichtung aufweist.

Zunächst wird mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens die anorganische Schicht von der mindestens einen Klebefläche entfernt. Die von der anorganischen Schicht befreite Klebefläche wird durch Auftrag eines Klebstoffes und durch Kontakt mit der weiteren Klebefläche verklebt. Erfindungsgemäß wird dabei ausgenutzt, dass das Entfernen der anorganischen Schicht gleichzeitig auch zu einer Aktivierung der Klebefläche führt, so dass in einem Arbeitsschritt das Säubern und Aktivieren der Oberfläche erfolgt. Dieses hat insbesondere verfahrenstechnische Vorteile.

In bevorzugter .Weise und nicht die vorliegende Erfindung beschränkend eignet sich die zuvor beschriebenen Verfahren zum Bearbeiten eines Scheinwerfers. Der Scheinwerfer weist dabei einen Schichtaufbau aus mindestens einem Trägermaterial, einer Reflexionsschicht, und vorzugsweise einer Schutzschicht auf. Die Reflexionsschicht und ggf. die Schutzschicht werden dann mit dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren entfernt und die darunter befindliche Oberfläche des Trägermaterials wird aktiviert.

In bevorzugter Weise besteht das Trägermaterial aus Metall, vorzugsweise aus einem verzinkten Stahlblech. Des Weiteren ist vorzugsweise zwischen dem Trägermaterial und der Metallschicht eine Zwischenschicht angeordnet, die aus einer lackierten, vorzugsweise pulverlackierten Schicht besteht . Ebenso kann das Trägermaterial aus einem Kunststoff, insbesondere einem Duroplast bestehen. Vorzugsweise besteht die anorganische Schicht aus Aluminium und die Schutzschicht aus SiO2. Somit ist bei beiden Alternativen des Trägermaterials die Aluminiumschicht auf einem elektrischen Isolator und somit thermisch schlecht leitfähigen Material aufgebracht.

Der von der Schutzschicht und der Metallschicht befreite Abschnitt des Scheinwerfers kann dann als Klebefläche dienen und mit dem zuvor erläuterten Verfahren verklebt werden. Werden also die zuvor beschriebenen Verfahren am Randbereich des Scheinwerfers angewendet, kann anschließend dieser Randbereich ohne weitere Vorbehandlung mit einer Halterung verklebt werden. Weitere Zwischenschritte zur Reinigung und/oder Aktivierung der Klebeflächen sind nicht erforderlich.

Die oben aufgezeigten technischen Probleme werden auch durch eine Vorrichtung zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls mit den Merkmalen des Anspruches 16 gelöst. Insbesondere eignet sich diese Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.

Die genannte Vorrichtung weist auf ein mit einem Gaseinlass verbundenes Düsenrohr, einen eine Düsenöffnung aufweisenden Düsenkopf, eine elektrisch gegenüber dem Düsenkopf isolierte Irinenelektrode und einen im Düsenkopf angeordneten und strömungstechnisch mit dem Düsenrohr verbundenen Arbeitsgasdurchlass, wobei die Spitze der Innenelektrode in Strömungsrichtung des Arbeitsgases axial gegenüber dem Düsenkopf zurückversetzt angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses größer als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung.

Zum Erzeugen des Plasmastrahls wird innerhalb des Düsenrohres und innerhalb des Düsenkopfes durch Anlegen einer hochfrequenten WechselSpannung im Arbeitsgas, das bevorzugt aus Luft oder aus Formiergas besteht, eine Entladung gezündet, deren einzelne Streamerkanäle aufgrund der hohen Frequenz wie ein Lichtbogen erscheinen. Dennoch besteht diese Bogenentladung aus einzelnen, sehr kurz andauernden Streamern und nicht aus einem andauernden Lichtbogen. Die Frequenz liegt dabei beispielsweise im Bereich von über 1 kHz, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30 kHz. Bevorzugt liegt die Frequenz über 20 kHz, um eine besonders hohe Leistung des Plasmastrahls zu gewährleisten. Die Größe der WechselSpannung liegt (gemessen Spitze-zu- Spitze, Uss) im Bereich größer 0,5 kV, vorzugsweise im Bereich größer als 1 kV kV. Bevorzugt ist eine Spannung größer als 5 kV, um eine besonders hohe Leistungsdichte des Plasmastrahls zu gewährleisten.

Die Düsenöffnung hat die Funktion des Durchlasses für den Plasmastrahl, also der Öffnung, durch die der im Düsenrohr erzeugte Plasmastrahl aus dem Düsenkopf austritt . Diese Funktion wird dadurch unterstützt, dass der Gaseinlass das Arbeitsgas so in das im wesentlichen zylindrische Düsenrohr einleitet, dass es zu einer Verdrallung des Gasstroms, also zur Ausbildung eines Gaswirbels kommt. Dadurch werden die einzelnen Streamer der Entladung in den Bereich der Achse des Düsenrohres gezwungen. Erst am in Strömungsrichtung gesehen strömungsabwärts gelegenen Ende der Entladungstrecke verzweigt sich der Lichtbogen und endet auf einer elektrisch leitenden inneren Oberfläche des Düsenkopfes. Diese innere Oberfläche kann zylindrisch und/oder konisch ausgebildet sein. Ist dann die Düsenöffnung, bezogen auf die Achse des Düsenrohres, im wesentlichen axial angeordnet, dann trifft der Plasmastrahl direkt auf die Düsenöffnung und nicht auf den dazu beabstandeten Arbeitsgasdurchlass. Der Arbeitsgasdurchlass hat die Funktion, einen Teil des Arbeitsgases aus dem Düsenrohr abzulassen. Dieses ist erforderlich, wenn die Plasmaquelle mit einer hohen Leistungsdichte betrieben wird, insbesondere wenn dafür die Strömungsrate des Arbeitsgases deutlich höher als die Strömungsrate des mit dem Plasma aus der Düsenöffnung austretenden Arbeitsgases eingestellt ist. Damit sich kein Stau des Arbeitsgases bildet und damit verbunden eine Störung der Strömungsverhältnisse im Düsenrohr auftritt, wird durch den Arbeitsgasdurchlass der überschüssige Teil des Arbeitgases abgelassen, so dass eine ausreichende Durchströmung des Düsenrohres und des Düsenkopfes gewährleistet werden kann. Zusätzlich kommt es durch die starke Durchströmung der gesamten Vorrichtung zu einer ausreichenden Kühlung, insbesondere des Düsenkopfes. Eine separate und aufwändige Kühlung ist dann nicht erforderlich. Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses größer als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung ist, die zuvor beschriebenen Effekte eintreten. Diese Konstruktion führt dazu, dass der Plasmastrahl durch die umgebende Strömung durch den Arbeitsgasdurchlass auf die Düsenöffnung konzentriert und geführt wird. Die Strömung durch den Arbeitsgasdurchlass kann dabei laminar sein.

Es hat sich weiterhin als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses mindestens zweimal, vorzugsweise dreimal so groß wie die Querschnittsfläche der Düsenöffnung ist. Dadurch wird gewährleistet, dass im Vergleich zum Anteil der durch die Düsenöffnung austretenden Gasmenge der größere Teil des Arbeitsgases durch die Arbeitsgasdurchlassδffnung aus dem Düsenkopf austritt. Eine höhere Leistungsdichte wird dadurch erreicht, während gleichzeitig die Kühlung verstärkt wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Arbeitsgasdurchlass zumindest abschnittsweise die Düsenöffnung umgibt. Dadurch bilden. sich Stützstrahlen aus Arbeitsgas aus, die den aus der Düsenöffnung austretenden Plasmastrahl umgeben und die umgebende Luft beschleunigen. Der Düsenstrahl behält somit seine Geschwindigkeit weitgehend bei, die er durch die innerhalb des Düsenrohres, innerhalb des Düsenkopfes und innerhalb der Düsenöffnung erfolgte Beschleunigung erhalten hat . Dabei wirken sowohl Beschleunigungseffekte innerhalb des Lichtbogens als auch Düseneffekte mit.

Im Inneren des Düsenrohres und des Düsenkopfes wird prinzipiell eine stabile Mindestströmung des Arbeitsgases benötigt, um die Kernentladung zu stabilisieren. Durch eine Erhöhung der Gesamtmenge des Arbeitsgases werden dann die Entladungsverhältnisse im Inneren des Düsenrohres und des Düsenkopfes weiter verbessert und konzentriert.

Herstellungstechnisch und auch strömungstechnisch ist es weiterhin vorteilhaft, dass der Arbeitsgasdurchlass eine Mehrzahl von Einzelöffnungen aufweist. Diese Einzelöffnungen können zumindest teilweise um die Düsenöffnung herum angeordnet sein. Ebenso können die Einzelöffnungen zumindest teilweise in der Seitenwand des Düsenkopfes angeordnet sein. Darüber hinaus können die Einzelöffnungen kreisförmig, ringförmig, elliptisch oder rechteckförmig ausgebildet sein. Der Arbeitsgasdurchlass kann daher in unterschiedlichsten Formen ausgebildet sein, um zumindest teilweise seine zuvor beschriebenen Funktionen zu erfüllen. Die Erfindung ist daher nicht auf eine spezielle Anordnung oder Ausgestaltung des Arbeitsgasdurchlasses beschränkt .

Ebenso unterliegt die Form der Düsenöffnung an sich keiner Beschränkung. Die Düsenöffnung ist bevorzugt kreisförmig, elliptisch oder rechteckförmig ausgebildet. Darüber hinaus kann die maximale Innenabmessung der Düsenöffnung kleiner als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm und insbesondere kleiner als 2 mm sein. Die Düsenöffnung soll gewährleisten, dass aus dem Innenraum des Düsenrohres und des Düsenkopfes keine Entladungsstreamer austreten können. Da der Gasdurchsatz, wie bereits erläutert, zur Erzielung eines leistungsstarken Plasmastrahls und der dadurch erforderlichen Kühlung groß ist, würde bei einer herkömmlich ausgebildeten Düsenöffnung die Gefahr bestehen, dass einzelne Streamer austreten und mit der anorganischen Oberfläche in Berührung treten. Dieses würde das Entfernen der anorganischen Schicht erheblich beeinträchtigen, so dass besondere Maßnahmen für das Erzeugen eines streamerfreien, also potenzialfreien Plasmas getroffen werden müssen.

Insbesondere dann, wenn Einzelöffnungen nahe an der Düsenöffnung positioniert sind, besteht die Gefahr, dass sich das Plasma den Weg nicht durch die Düsenöffnung hindurch, sondern durch eine der Einzelöffnungen hindurch sucht. Um dieses zu verhindern, weist in weiter bevorzugter Weise die Düsenöffnung einen Querschnitt auf, der größer ist als der Querschnitt jeder der Einzelöffnungen ist. Dadurch ist der Strömungswiderstand durch die Einzelδffnung im Vergleich zu der Düsenöffnung vergrößert, wodurch eine Konzentration auf den Zentralstrahl durch die Düsenöffnung ergibt . Weitere Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, wozu auf die beigefügte Zeichnung verwiesen wird. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen eines atmosphärischen Plasmastrahls zum Entfernen einer anorganischen Schicht von einem Bauteil,

Fig. 2 den Düsenkopf der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung im Querschnitt,

Fig. 3 den Düsenkopf der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in einer Vorderansicht,

Fig. 4 den Düsenkopf der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,

Fig. 5 einen Teil eines ersten Bauteils mit einer anorganischen Schicht im Querschnitt,

Fig. 6 , einen Teil eines zweiten Bauteils mit einer anorganischen Schicht im Querschnitt,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Scheinwerfers mit einer anorganischen Beschichtung im Querschnitt,

Fig. 8 das zweite Bauteil während der Bearbeitung mit der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 4,

Fig. 9 das zweite Bauteil mit einer teilweise abgelösten anorganischen Schicht und Fig. 10 eine Bearbeitungsstation zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Erzeugen eines Plasmastrahls zum Entfernen einer anorganischen Schicht von einem Bauteil. Bevor auf die Besonderheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingegangen wird, wird im Folgenden eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise der Vorrichtung 10 angegeben, die nachfolgend auch als Plasmadüse 10 bezeichnet wird.

Die in Fig. 1 gezeigte Plasmadüse 10 weist ein Düsenrohr 12 auf, das mit einem Düsenkopf 14 verbunden ist oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Der Düsenkopf 14 ist vorliegend in besonderer Weise für das Erzeugen eines intensiven Plasmastrahls ausgebildet und wird weiter unten näher erläutert .

Der Düsenkopf 14 besteht zumindest an der Innenseite aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus einem Metall. Das Düsenrohr 12 besteht ebenfalls bevorzugt aus Metall, jedoch können auch nicht elektrisch leitende Materialien verwendet werden. Am dem Düsenkopf 14 entgegengesetzten Ende weist das Düsenrohr 12 einen Gaseinlass 16 für ein Arbeitsgas auf, beispielsweise für Druckluft.

Als Arbeitsgase kommen auch andere Gase oder Gasmischungen als Luft oder Formiergas in Frage. Bevorzugt ist dabei, dass ein Anteil eines reaktiven Gases vorhanden ist. So kann beispielsweise ein reines Sauerstoffgas, ein Gemisch aus einem Edelgas wie Argon und aus Sauerstoff oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Stickstoff (Formiergas) verwendet werden. Nicht zuletzt aus verfahrenstechnischen Gründen ist jedoch Luft bevorzugt, da dieses Arbeitsgas sehr einfach verfügbar ist und oftmals keine zusätzlichen Installationen erfordert.

Für die Betriebsweise der Vorrichtung 10 hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, dass das Arbeitsgas in Form eines Wirbels durch das Düsenrohr strömt. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, dass ein solcher Wirbel während des Betriebes der Vorrichtung erzeugt wird.

Im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Vorrichtung 10 eine bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material bestehende Zwischenwand 18 vorgesehen, die den Gaseinlass 16 vom Innenraum des Düsenrohres 12 abtrennt. Für ein gezieltes Einlassen des Arbeitsgases weist die Zwischenwand 18 einen Kranz von schräg in Umfangsrichtung angestellten Bohrungen 20 auf und bildet so eine Dralleinrichtung für das Arbeitsgas. Der strömungsabwärts gelegene Teil des Düsenrohres 12 wird deshalb vom Arbeitsgas in der Form eines Wirbels 22 durchströmt, dessen Kern auf der Längsachse des Düsenrohres 12 verläuft.

An der Unterseite der Zwischenwand 18 ist mittig eine Innenelektrode 24 angeordnet, die koaxial in das Düsenrohr 12 hineinragt. Die Innenelektrode 24 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen rotationssymmetrischen, an der Spitze abgerundeten Stift gebildet, beispielsweise bestehend aus Kupfer, der durch einen Isolator 26 elektrisch gegenüber der Zwischenwand 18 und den übrigen Teilen des Düsenrohres 12 isoliert ist. Andere Ausführungsformen der Innenelektrode mit von der dargestellten Form abweichenden Dimensionen und sogar auch asymmetrisch angeordnete Innenelektroden sind ebenso möglich.

Letztlich kommt es nur darauf, dass die Innenelektrode 24 gegenüber dem als Gegenelektrode fungierenden Düsenkopf 14 elektrisch isoliert ist. Somit können die Zwischenwand 18 und/oder das Düsenrohr 12 auch selbst aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen.

Über einen isolierten Schaft 28 ist die Innenelektrode 24 mit einem Hochfrequenztransformator 30 verbunden, der eine hochfrequente Wechselspannung erzeugen kann. Die hochfrequente WechselSpannung ist bevorzugt variabel regelbar und beträgt - gemessen Spitze-zu-Spitze, Uss - beispielsweise 500 V oder mehr, vorzugsweise 1 - 5 kV, insbesondere auch größer als 5 kV.

Die Frequenz liegt beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 30 kHz oder auch darüber und ist vorzugsweise ebenfalls regelbar. Der Schaft 28 ist mit dem Hochfrequenztransformator 30 über ein vorzugsweise flexibles Hochspannungskabel 32 verbunden.

Die angegebenen Werte für die Größe und die Frequenz der WechselSpannung weisen deshalb so große Bereiche auf, da diese Werte erheblich von der gewählten Geometrie der Vorrichtung 10 abhängen. Auch die Form des Spannungsverlaufes ist nicht wesentlich. Die Wechselspannung kann also eine sinusförmige Spannung oder auch eine gepulste Spannung sein. Durch die angelegte hochfrequente Spannung wird die Entladung in Form eines Lichtbogens 34 zwischen der Innenelektrode 24 und dem Düsenkopf 14 gezündet, wobei das Plasma durch die hohen Frequenz der Spannung bei gleichzeitig niedrigen Strömen stabilisiert wird. Die hohen Frequenz der Spannung führt zu einer im Takt der Frequenz erfolgenden Unterbrechung der Entladung, die somit in der gleichen Frequenz immer wieder gezündet wird. Man kann den Vorgang bspw. bei einer sinusförmigen WechselSpannung auch als ein Dauerzünden der Entladung in jeder Halbwelle beschreiben.

Liegt zudem eine drallförmige Strömung des Arbeitsgases innerhalb des Düsenrohres 12 vor, so wird der Lichtbogen 34 im Wirbelkern auf der Achse des Düsenrohres 12 bedingt durch den leichten Unterdruck und die isolierende Wirkung der Gasströmung kanalisiert. Dadurch verzweigt sich der Lichtbogen 34 erst im Bereich des Düsenkopfes 14 und trifft dort auf dessen elektrisch leitende Innenwand.

Der Einlass 16 ist über einen nicht gezeigten Schlauch mit einer Druckluftquelle mit variablem Durchsatz verbunden, die vorzugsweise mit dem Hochfrequenzgenerator 30 zu einer Versorgungseinheit kombiniert ist. Die Plasmadüse 10 lässt sich somit mühelos mit der Hand oder mit Hilfe eines Roboterarms bewegen. Das Düsenrohr 12 und die Zwischenwand 18 sind vorzugsweise geerdet, sofern sie selbst aus einem elektrische leitenden Material bestehen.

Das Arbeitsgas, das im Bereich des Wirbelkerns und damit in unmittelbarer Nähe des Lichtbogens 34 rotiert, kommt mit dem Lichtbogen 34 in eine intensive Berührung und wird dadurch zum Teil in den Plasmazustand überführt. In der Folge tritt ein in Fig. 1 mit gestrichelten Linien dargestellten Plasmastrahl 36 eines atmosphärischen Plasmas aus dem Düsenkopf 14 durch eine Düsenöffnung 38 hindurch aus. Der Plasmastrahl 36 hat dabei in etwa in die Gestalt einer Kerzenflamme. Die Ionentemperatur des Plasmastrahls ist im Vergleich zu thermischen Plasmen gering. So wurde bspw. eine Temperatur im Plasmastrahl mit einem Thermoelement PT100 im Abstand von 10 mm von der Düsenöffnung eine Temperatur von kleiner als 3000C gemessen. Dieser Messwert hat dabei lediglich erläuternden Charakter und schränkt die Erfindung nicht ein.

Der aus der Düsenöffnung 38 austretende Plasmastrahl wird vor dem Austreten hauptsächlich durch den in der Entladung auftretenden Pincheffekt beschleunigt. Ebenso kann der Gasdruck und der Düseneffekt beim Austreten des Plasmastrahls aus der Düsenöffnung zu einer Beschleunigung beitragen. Dadurch wird jedenfalls eine hohe Austrittsgeschwindigkeit erreicht. Die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Plasmastrahls bewirkt wiederum viele Wechselwirkungen mit der zu bearbeitenden Oberfläche und zugleich eine größere Reichweite des Plasmastrahls. Denn die Stoßverluste im Plasmastrahl sind bei hohen Austrittsgeschwindigkeiten geringer.

Des weiteren ist im Düsenkopf 14 ein Arbeitsgasdurchlass 40 vorgesehen, der strömungstechnisch mit dem Innenraum des Düsenrohr 12 verbunden ist. Der Arbeitsgasdurchlass 40 dient dem Durchlassen des Arbeitsgases, das nicht innerhalb des Düsenrohres 12 zu einem Plasmastrahl 36 umgewandelt worden ist. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses 40 größer als die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 38 sein sollte, um den Anteil des nicht als Plasmastrahl 36 aus dem Düsenkopf 14 austretenden Arbeitsgases zu erhöhen. Dadurch wird eine erhöhte Intensität des Plasmastrahls 36 als auch eine verbesserte Kühlung insbesondere des Düsenkopfes 14 erreicht.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Querschnittsfläche des Arbeitsgasdurchlasses 40 mindestens zweimal, vorzugsweise dreimal so groß wie die Querschnittsfläche der Düsenöffnung 38 ist. Dadurch werden die zuvor beschriebenen Vorteile verstärkt. Denn es kommt zu einer geringeren Vermischung des Kernbereiches des Plasmas mit dem Arbeitsgas.

Wie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, umgibt der Arbeitsgasdurchlass 40 die Düsenöffnung 38, wobei eine Mehrzahl von Einzelöffnungen 42 vorgesehen sind, die insgesamt den Arbeitsgasdurchlass 40 bilden. Die Einzelöffnungen 42 sind kreisförmig um die Düsenöffnung herum angeordnet, wobei ein innerer Kreis und ein äußerer Kreis von Einzelöffnungen 42 vorgesehen sind, in deren Mittelpunkten die Düsenöffnung 38 angeordnet ist. Diese symmetrische Anordnung hat sich als vorteilhaft erwiesen, da das aus den Einzelöffnungen 42 austretende Arbeitsgas eine Mehrzahl von Stützstrahlen 44 bildet, die den Plasmastrahl 36 gleichmäßig umgeben. Die Stützstrahlen 44 sind in Fig. 1 als gepunktete Linien dargestellt.

Es ist jedoch auch möglich unsymmetrische Anordnungen bzw. Verteilungen der Einzelöffnungen 42 vorzusehen. Dieses kann je nach Anwendung gewählt werden. Insbesondere können die Einzelöffnungen 42 auch teilweise in der Seitenwand 46 des Düsenkopfes 14 angeordnet sein.

Die Form der Einzelöffnungen 42 des dargestellten Ausführungsbeispiels sind rund ausgebildet, so dass diese durch Bohrungen in einfacher Weise erzeugt werden können. Selbstverständlich können die Einzelöffnungen 42 auch ringförmig, elliptisch, rechteckförmig oder in einer beliebigen andere Form ausgebildet sein.

Ebenso kann die Form der Düsenöffnung 38 kreisförmig - wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt- , elliptisch, rechteckförmig oder in einer beliebigen anderen Form ausgebildet sein. Als Beispiel wird weiterhin eine schlitzförmige Düsenöffnung angegeben.

Dieser symmetrisch Aufbau ist vorteilhaft, jedoch nicht zwingend für die Ausgestaltung der Erfindung. Eine asymmetrische Anordnung der Düsenöffnung relativ zur Mittelachse der Plasmadüse 10 ist ebenso möglich.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, dass die maximale Innenabmessung der Düsenöffnung 38 kleiner als 4 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm und insbesondere kleiner als 2 mm ist. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei hohen Gasdurchsätzen des Arbeitsgases keine Streamer der Entladung aus dem Düsenkopf austreten können. Die Potenzialfreiheit des Plasmastrahls wird somit sichergestellt.

Wie sich weiterhin aus den Darstellungen der Fig. 1 bis 4 ergibt, weist die Düsenöffnung 38 einen Querschnitt aufweist, der größer als der Querschnitt jeder der Einzelöffnungen 42 ist. Diese Maßnahme führt dazu, dass der Plasmastrahl 36 durch die Düsenöffnung 38 und nicht durch eine der Einzelöffnungen 42 hindurchtritt. Somit kann sichergestellt werden, dass die Vorrichtung immer in der gleichen Weise arbeitet, insbesondere dass der Plasmastrahl 36 immer aus der mittig auf der Mittelachse der Vorrichtung 10 austritt. Weiterhin ist der Plasmastrahl 36 immer in gleicher Weise von den Stützstrahlen 44 umgeben.

Die Fig. 1 und 2 zeigen weiterhin, dass Bohrungen 48 und 50 im Düsenkopf 14 vorgesehen sind, die an der Vorderseite des Düsenkopfes 14 einerseits die Düsenöffnung 38 und andererseits die Einzelöffnungen 42 des Arbeitsgasdurchlasses 40 bilden und diese mit dem Düsenrohr 12 strömungstechnisch verbinden. Dabei hat es sich wiederum als vorteilhaft erwiesen, dass die Bohrungen 48 und 50 eine Länge aufweisen, die mindestens dem Vierfachen des Durchmessers der Bohrungen 48 und 50 entspricht. Die Länge der Bohrungen 48 und 50 begünstig den Wärmeübertrag zwischen dem Düsenkopf 14 und dem Arbeitsgas und verbessert somit die Kühlung des Düsenkopfes 14. Dadurch wird wiederum ein geringerer Verschleiß des Düsenkopfes erreicht.

Die Bohrungen 48 und 50 enden - wie die Fig. 1 und 2 zeigen - auf der zum Düsenrohr 12 zugewandten Innenseite des Düsenkopfes 14 auf einer konisch zulaufenden Fläche 52. Der Konus vermindert das Auftreten von zusätzlichen Gaswirbeln. Diese Ausbildung begünstigt den oben beschriebenen Effekt, dass der Plasmastrahl 36 durch die dafür vorgesehen Düsenöffnung 38 und nicht durch eine der Einzelöffnungen 42 hindurchtritt. Gleiches gilt dafür, dass innerhalb des Düsenkopfes 14 eine zylindrische Fläche 54 angeordnet ist, die sich an die konisch zulaufende Fläche 52 anschließt.

Im folgenden werden das Verfahren zum Entfernen einer anorganischen Schicht, das Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile und das Verfahren zum Bearbeiten eines Scheinwerfers beschrieben. Zunächst werden dazu zunächst zwei Ausführungsbeispiele von Bauteilen mit einer anorganischen Schicht dargestellt, deren Bearbeitung anhand der Fig. 7 bis 10 erläutert wird.

Fig. 5 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bauteils 60, das eine Schicht 62 aus einem Trägermaterial aus Kunststoff, insbesondere aus einem Duroplast besteht. Auf der Schicht 62 ist eine weitere Schicht 64 aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium angeordnet. Das Aluminium wird während der Herstellung bevorzugt durch Aufsputtern aufgebracht. Diese Schicht 64 ist wiederum mit einer Schutzschicht 66, beispielsweise aus SiO2 versehen, die ein Korrodieren der Schicht 64 verhindert.

Fig. 6 zeigt einen alternativen Aufbau eines Bauteils 60, bei dem das Trägermaterial der Schicht 62 aus einem Metall, vorzugsweise aus einem verzinkten Stahlblech besteht. Des weiteren sind - wie schon zuvor beschrieben - die Metallschicht 64 und die Schutzschicht 66 vorgesehen. Da für den Sputterprozess eine glatte Schicht vorhanden sein muss, ist bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Trägermaterial der Schicht 62 und der Metallschicht 64 eine elektrisch und auch thermisch isolierende Zwischenschicht 68 angeordnet ist, die bevorzugt aus einer lackierten, vorzugsweise pulverlackierten Schicht besteht .

Ein Schichtaufbau nach Fig. 5 oder Fig. 6 ist charakteristisch für reflektierende Bauteile wie Scheinwerfer, Spiegel oder andere optische bzw. glänzende dekorative Elemente. Fig. 7 zeigt dazu beispielhaft in schematischer Form einen Scheinwerfer 70 im Querschnitt. Der Scheinwerfer 70 weist einen Schichtaufbau gemäß Fig. 6 auf. Der Schichtaufbau gemäß Fig. 5 kann ebenso verwendet werden. Der Schichtaufbau erstreckt sich über die dreidimensionale Form des Scheinwerfers 70. Die am unteren Ende der Vertiefung 72 des Scheinwerfers 70 ist eine Öffnung dargestellt, in der das Leuchtmittel des Scheinwerfers 70 angeordnet werden kann.

In Fig. 8 ist in schematischer Form das Verfahren zum Entfernen einer anorganischen Schicht von einem Bauteil 60 dargestellt. Im folgenden wird erläutert, wie insgesamt zwei Schichten, nämlich die Schutzschicht 66 und die Metallschicht 64 vom Bauteil 60 entfernt werden. Dieses dient der Erläuterung der speziellen Anwendung bei einem Scheinwerfer. Selbstverständlich kann das Verfahren auch dazu genutzt werden, nur eine Schicht abzulösen, sofern das Trägermaterial der Schicht 62 nur mit einer anorganischen Schicht beschichtet ist. Beispielsweise könnte dieses ausschließlich die Metallschicht 64 sein, die nicht mit einer Schutzschicht versehen ist, wie bspw. verchromte Kunststoffbauteile.

Wie Fig. 8 zeigt, wird mit Hilfe einer atmosphärischen Entladung in einem Sauerstoff enthaltenden Arbeitsgas ein Plasmastrahl 36 erzeugt. Dazu wird beispielsweise eine Vorrichtung 10 verwendet, die oben anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert worden ist. In Fig. 8 ist lediglich der Düsenkopf 14 als Ausschnitt der Vorrichtung 10 dargestellt.

Der Plasmastrahl 36 wird - vorliegend zusammen mit den Stützstrahlen 44 - auf die anorganische Schicht bestehend aus der Metallschicht 64 und der Schutzschicht 66 gerichtet. Der Plasmastrahl 36 überträgt die chemische Energie, die sich in der starken Elektronenanregung bedingt durch die hohe Elektronentemperatur auch in der Oberfläche befindet, auf die Oberfläche der anorganischen Schicht 64 und 66. Die übertragene Energie schmelzt und sublimiert zumindest teilweise die anorganische Schicht. Es kann sogar ein Verbrennungsprozess in Gang gesetzt werden, der selbst Energie freisetzt und die Verbrennung verstärkt. Dieses bewirkt ein weiteres Schmelzen und Verdampfen des anorganischen Materials. Die- somit geschmolzene oder angeschmolzene anorganische Schicht wird dann durch den Gasstrom des Plasmastrahls selbst und ggf. durch den Strom des durch den Arbeitsgasdurchlass austretenden Arbeitsgases von der Oberfläche weggeblasen und entfernt.

Durch diesen Vorgang wird die anorganische Schicht vollständig abgetragen, ohne dass das Trägermaterial 62 oder die Zwischenschicht 68 aufgrund ihrer geringen thermischen Leitfähigkeit und ihrer Duroplastizität angegriffen werden. Zusätzlich wird die Oberfläche aktiviert, so dass diese für eine Weiterverarbeitung mit einer Flüssigkeit leicht benetzt werden kann. Im Gegensatz zum Abtragen durch einen Laserstrahl reagieren die freigesetzten Kohlenwasserstoffe ab und kondensieren nicht neben bzw. auf der Behandlungsspur.

Fig. 9 zeigt dann den Schichtaufbau des Bauteils 60 nach der vollständigen Bearbeitung durch den Plasmastrahl. Die oberen beiden Schichten 64 und 66 sind in dem bearbeiteten Bereich der Oberfläche entfernt worden, während die Zwischenschicht 68 und das Trägermaterial 62 nahezu unverändert geblieben sind.

Das zuvor beschriebene Verfahren kann vor allem für das Entfernen von relativ dünnen anorganischen Schichten verwendet werden. Bei dickeren anorganischen Schichten kann es zu einem Einbrennen der Schicht kommen, was an sich nicht nachteilig sein muss, aber nicht das Ziel des Verfahrens ist. Daher empfiehlt sich eine Vorbereitung durch einen Laserstrahl . Daher wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Oberfläche des Bauteils vor der Behandlung mit dem Plasmastrahl mit einem Laserstrahl bearbeitet wird und ein Teil der anorganischen Schicht bereits durch den Laserstrahl entfernt wird. Der Laserstrahl bewirkt also eine grobe Vorarbeit, während der Plasmastrahl die Feinarbeit erledigt.

Dieser Vorgang ist in Fig. 10 schematisch anhand einer Bearbeitungsstation dargestellt. Das Bauteil 60 wird relativ zur Bearbeitungsstation bewegt, die einen Laser 80 und eine Plasmaquelle 82 wie beispielsweise die Plasmadüse 10 gemäß den Fig. 1 bis 4 aufweist. Bei der Relativbewegung wird die Oberfläche des Bauteils 60 zunächst mit dem Laserstrahl 81 des Lasers 80 bearbeitet, wodurch ein erheblicher Anteil der anorganischen Schicht 64 und 66 abgetragen wird. Es verbleiben jedoch noch Reste auf der Oberfläche der Zwischenschicht 68, diese ist also nicht vollständig gereinigt.

Durch die weitere Relativbewegung des Bauteils 60 zur Bearbeitungsstation wird die Oberfläche anschließend durch den Plasmastrahl 83 der Plasmaquelle 82 bearbeitet, wodurch die verbliebenen Reste der anorganischen Schicht entfernt werden und die so gereinigte Oberfläche aktiviert wird.

Im Folgenden wird das Verfahren zum Verkleben zweier Bauteile mit jeweils einer Klebefläche basierend auf dem zuvor beschriebenen Entschichtungsverfahren beschrieben. Mindestens eine Klebefläche der beiden Bauteile weist zu Beginn eine anorganische Beschichtung auf. Diese wird entsprechend des zuvor anhand der Fig. 8 und 9 beschriebenen Verfahrens von der mindestens einen Klebefläche entfernt. Anschließend wird die von der anorganischen Schicht befreite Klebefläche durch Auftrag eines Klebstoffes und durch Kontakt mit der weiteren Klebefläche verklebt.

Diesen Vorgang zeigt wiederum Fig. 10. Wie zuvor beschrieben worden ist, wird die Oberfläche, hier die Klebefläche des Bauteils 60, durch den Laserstrahl 81 des Lasers 82 und des Plasmastrahls 83 der Plasmaquelle 84 zunächst gereinigt und aktiviert. Während der weiteren Bewegung des Bauteils 60 relativ zur Bearbeitungsstation wird mittels einer Auftragsvorrichtung 84 eine KlebstoffSchicht 86 aufgebracht. Die KlebstoffSchicht 86 kann die weitgehend gereinigte und aktivierte Oberfläche gut benetzen und somit eine ausreichende Haftung aufbauen. Anschließend wird das weitere Bauteil, das nicht in Fig. 10 dargestellt ist, mit seiner Klebefläche in Kontakt mit der mit der Klebstoffschicht 86 versehenen Klebefläche des Bauteils 60 gebracht. Nach Aushärten des Klebstoffes ergibt sich eine dauerhafte und zuverlässige Klebeverbindung.

Das zuvor beschriebene mehrstufige Verfahren kann insbesondere für eine Bearbeitung eines Scheinwerfers eingesetzt werden.

Der Scheinwerfer 70 weist - wie anhand der Fig. 7 beschrieben worden ist - einen Schichtaufbau aus mindestens einem Trägermaterial 62, ggf. einer Zwischenschicht 68, einer aus einem Metall bestehenden Reflexionsschicht 64 und ggf. einer Schutzschicht 66 auf. Am Randbereich 74 des Scheinwerfers 70 ist die Klebefläche angeordnet, die mit einer Klebefläche einer Abdeckscheibe verklebt werden soll.

Problematisch ist dabei, dass die Klebefläche 74 mit der Schutzschicht 66 oder ggf. nur mit der Metallschicht 64 versehen ist, die an sich eine schlechte Haftung zum Lack aufweist.

Wird nun die Klebefläche 74 mit dem in Fig. 10 dargestellten Verfahren so bearbeitet, dass die Schutzschicht und die Reflexionsschicht zumindest abschnittsweise entfernt werden und die freigelegte Oberfläche mit einem Klebstoff versehen wird, so kann die Klebefläche 74 sehr gut mit der Klebefläche der Abdeckscheibe verklebt werden.